La biosorption est un processus physico-chimique naturel et passif (c'est-à-dire qu'il ne requiert pas d'énergie), agissant chez certaines espèces de bactéries, champignons, plantes ou animaux (dans un organe particulier souvent), leur permettant de bioconcentrer passivement certains métaux, radionucléides, minéraux ou molécules organiques toxiques. Le polluant ou contaminant se lie à la structure cellulaire de tout ou partie de l'organisme et est ainsi durant un certain temps inerté et retiré de l'environnement. Stricto sensu, ce processus est passif et fait intervenir le niveau cellulaire, mais chez certains animaux filtreurs, il peut être accéléré par la mise en circulation active de l'eau (chez les bivalves ou les éponges par exemple). C'est un mécanisme important de détoxication de certains écosystèmes et de certains organismes. tout comme les phénomènes de bioturbation auxquels il peut participer, il doit être pris en compte dans l'analyse des cycles biogéochimiques et en particulier des métaux et métalloïdes toxiques. Des chercheurs et industriels espèrent pouvoir ainsi trouver une solution économique de substitution aux moyens classiques de dépollution, en utilisant la biomasse de certaines espèces (dites « biosorbantes ») faciles à élever, cultiver ou reproduire pour la dépollution de sites contaminés. Une autre solution passe par le biomimétisme. L'idée d'utiliser la biomasse comme un moyen de décontamination et restauration de l'environnement est explorée au moins depuis le début des années 1900, quand Arden et Lockett ont découvert que plusieurs types de cultures de bactéries vivantes étaient capables de récupérer l'azote et le phosphore d'eaux usées brutes quand il a été mélangé dans un bassin d'aération. Cette découverte faut à l'origine du procédé d'épuration par boues activées encore largement utilisé dans le monde entier par les stations d'épuration des eaux usées, domestiques, agricoles ou industrielles.